Magnetyczne nanoroboty oczyszczające wodę z bakterii i mikroplastiku

Zdjęcie: news.ecoindustry.ru
 

Międzynarodowy zespół badawczy opracował nanoroboty magnetyczne zdolne do selektywnego przechwytywania cząstek mikroplastiku i komórek bakterii oraz wydobywania ich z oczyszczanej wody. Wyniki pierwszych eksperymentów z tymi nanourządzeniami zostały opublikowane w artykule w czasopiśmie naukowym „ACS Nano”.

Dodanie tych magnetycznych urządzeń do ciekłego środowiska w stężeniu 7,5 mg/ml może usunąć do 80 % bakterii z wody poprzez poddanie ich działaniu wirujących pól magnetycznych przez 30 minut. Wraz z bakteriami, cząsteczki usuwają również cząsteczki mikroplastiku z wody, co dodatkowo przyczynia się do jej oczyszczenia - piszą naukowcy.

Wspomniane nanoroboty zostały opracowane przez zespół europejskich, chińskich i południowokoreańskich chemików pod kierownictwem profesora Martina Pumery z Uniwersytetu w Ostrawie (Czechy). Są one mikroskopijnymi cząsteczkami wykonanymi z materiału polimerowego, wewnątrz którego znajdują się cząsteczki maghemitu i magnetytu - dwóch „magnetycznych” form tlenku żelaza. Struktury te pokryte są specjalnym polimerem z klasy metyloakrylamidów.

Jak wyjaśniają badacze, włókna tego polimeru są w stanie aktywnie połączyć się z molekułami na powierzchni cząstek mikroplastiku, a także na powierzchni powłok wielu bakterii. Umożliwia to wykorzystanie pokrytych nimi cząstek do wychwytywania drobnoustrojów i fragmentów plastikowych śmieci, które następnie można wydobyć z wody przy pomocy silnych magnesów stałych lub zmiennych.

Naukowcy obserwowali reakcję nanostruktur na pola magnetyczne i opracowali podejście, pozwalające na zastosowanie magnesów do rozprowadzania cząsteczek w głębszych warstwach oczyszczanej wody i kontrolowania ich ruchów. Badacze sprawdzili działanie tych nanorobotów, umieszczając ich niewielkie ilości do wody zanieczyszczonej mikrocząsteczkami polistyrenu i zawierającej komórki pałeczki ropy błękitnej.

Późniejsze eksperymenty wykazały, że nanoroboty w wystarczająco wysokich stężeniach usunęły nawet 80% drobnoustrojów z oczyszczanej wody, a także znaczną ilość plastikowych cząstek w zaledwie pół godziny od rozpoczęcia procesu. Co więcej, naukowcy odkryli, że plastik i komórki bakterii można łatwo usunąć z powierzchni nanorobotów magnetycznych za pomocą ultradźwięków. Pozwala to na ich wielokrotne wykorzystywanie przy oczyszczaniu wody z plastiku i potencjalnie szkodliwych drobnoustrojów - podsumował profesor Pumer i jego zespół.

O zanieczyszczeniu przyrody plastikiem

W ostatnich dziesięcioleciach naukowcy odkryli ogromne ilości cząstek plastikowych odpadów i mikroplastiku nie tylko w rzekach i jeziorach, ale także w wielu odległych regionach Wszechoceanu, gdzie powstały gigantyczne „plamy śmieci”. Cząsteczki plastikowych śmieci zostały niedawno odnalezione na dnie Rowu Mariańskiego i na szczycie Mount Everest, gdzie zostały przeniesione przez wiatr, opady i głębokie prądy. Zanieczyszczenie przyrody wywołuje coraz większe zaniepokojenie ekologów i ekspertów ds. zdrowia.